11. 图甲是研究向心力的一种实验装置,转轴和挡光片固定在底座上,悬臂能绕转轴转动。悬臂上的小物块通过轻杆与力传感器相连,以测量小物块转动时向心力的大小。拨动悬臂使之做圆周运动,安装在悬臂末端的光电门每次通过挡光片时,仪器会记录挡光片的遮光时间,同时力传感器记录物块此刻受到轻杆拉力(向心力)的大小。
(1)已知做圆周运动物体受到的向心力大小与物体质量、角速度和圆周运动的半径均有关系,为了研究向心力大小与角速度大小的关系,需要保持
______不变;
(2)已知挡光片到转轴的距离为
d、挡光片宽度为Δ
s、某次实验测得挡光片的遮光时间为Δ
t,则此时小物块圆周运动的角速度
______;要研究物体圆周运动向心力与线速度的关系,
______(填“需要”或“不需要”)保持物体圆周运动的线速度不变;
(3)使转臂能在水平面上转动,测量不同角速度下拉力的大小,从采样数据中选取了几组数据并记录在表格中。请把表格中的数据4和5描在图丙上,并绘出
的图象
______。
数据 物理量 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
F/N | 1.00 | 2.22 | 4.00 | 4.84 | 6.26 |
/(rad·s-1) | 10 | 15 | 20 | 22 | 25 |
/(rad2·s-2) | 100 | 225 | 400 | 484 | 625 |
(4)下面利用该装置研究竖直方向圆周运动的向心力。如图乙所示,竖直放置转动盘,调节转动轴,使转轴能够在竖直平面上转动。把物块置于最低点时调零,转动物块,记录并绘制出作用力随时间变化的图像,如图丁所示,则:
A点表示物体在圆周运动的
______(填“最高点”或“最低点”),选取的物块质量
m约为
______kg(保留1位有效数字),在
B点物体圆周运动的向心加速度约为重力加速度的
______倍。(结果取整数,
g取
)